JP2022500606A

JP2022500606A - 水素供給制御装置及び方法

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Publication number: JP2022500606A
Application number: JP2021515486A
Authority: JP
Inventors: ▲廣▼利何; 康 ▲楊▼; ▲強▼ 郭; 玉建范; 壮 ▲許▼
Original assignee: 北京低▲タン▼清▲潔▼能源研究所
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2022-01-04
Also published as: KR20240001276A; CN110939859A; EP3855062A1; EP3855062A4; WO2020057069A1; US20210348722A1; KR20210061415A

Abstract

本発明は、水素供給制御装置及び方法に関し、前記水素供給制御方法は、車載水素貯蔵器の体積、初期水素ガス圧力及び初期環境温度を含む車載水素貯蔵器の初期パラメータを取得するステップＳ１００と、前記初期パラメータに基づいて、水素供給過程における水素ガス温度を予め設定された安全な範囲内にする水素供給の充填速度及び目標圧力を計算するステップＳ２００と、算出された充填速度で前記車載水素貯蔵器に水素を算出された目標圧力となるまで供給するように水素供給ステーションを制御するステップＳ３００とを含む。この制御方法は、水素供給ステーションと車両とのリアルタイム通信を必要とせず、水素供給ステーションにより測定された車載水素貯蔵器の初期パラメータに基づいて充填速度及び目標圧力を得ることにより充填過程を制御し、手順がシンプルであり、実現されやすく、水素供給過程の信頼性が確保される。

Description

本発明は、水素供給の技術分野に関し、具体的には、水素供給制御装置及び方法に関する。

水素エネルギーは、入手しやすく、クリーンで環境にやさしく、大量で貯蔵・輸送することができるなどの優れた利点を有するため、最も有望な二次エネルギーの１つと見なされている。水素燃料電池車は水素エネルギーの重要な応用端末の１つであり、世界の多くの自動車大手は２０１５年前後に量産化された水素燃料電池車を次々と発売している。現在、水素燃料電池車に対する研究は多方面であるが、水素供給ステーションから車載水素貯蔵器への水素供給の充填制御戦略（以下、水素供給制御戦略と略称する）は国内外の研究の重点の一つであることは間違いない。

既存の水素供給制御戦略が主に解決したい技術的課題の１つは、どのように充填過程において車両水素貯蔵器の水素ガス温度を国際標準の要求下（通常８５℃以下）に制御し、水素ガスの爆発の発生を防止し、水素ガスの使用安全性を保証するかである。従来技術では、水素ガス温度を制御する様々な方法が開示されているが、最も主要な方法は、車載水素貯蔵器からリアルタイムでフィードバックされた温度又は圧力に基づいて水素供給速度を制御して水素ガス温度を調整することである。しかし、この方法は車両と水素供給ステーションとの通信関係に依存し、水素供給ステーションは車両から送信される水素貯蔵器の温度信号や圧力信号に基づいて水素供給戦略を判断する必要がある。しかし、実際には、同じ車両が異なるタイプの水素供給ステーションで水素を供給され、同じ水素供給ステーションも異なるタイプの車両に水素供給サービスを提供し、異なるタイプの車両や水素供給ステーションが異なる通信基準を持っている場合が多いため、車両と水素供給ステーションとの間の通信を実現することが困難である。これにより、車両と水素供給ステーションとが通信できない場合には、車載水素貯蔵器からリアルタイムでフィードバックされる温度又は圧力に基づいて水素供給速度を制御して水素ガス温度を調整する従来技術のスキームも同様に実現することが困難である。

本発明の実施例の目的は、上記技術的課題の一部を少なくとも解決するための水素供給制御装置及び方法を提供することである。

上記目的を達成させるために、本発明の実施例は、水素供給制御方法を提供し、前記水素供給制御方法は、車載水素貯蔵器の体積、初期水素ガス圧力及び初期環境温度を含む前記車載水素貯蔵器の初期パラメータを取得するステップと、
前記初期パラメータに基づいて、水素供給過程における水素ガス温度を予め設定された安全な範囲内にする水素供給の充填速度及び目標圧力を計算するステップと、
算出された前記充填速度で前記車載水素貯蔵器に水素を算出された目標圧力となるまで供給するように水素供給ステーションを制御するステップとを含む。

選択肢として、前記車載水素貯蔵器の水素供給初期パラメータを取得する前記ステップは、前記車載水素貯蔵器のラベルを走査して前記ラベルに記憶された前記車載水素貯蔵器の体積情報を読み取ること、及び／又は圧力センサ及び温度センサによってそれぞれ検出された前記初期水素ガス圧力及び前記初期環境温度を取得することを含む。

選択肢として、前記初期パラメータは前記車載水素貯蔵器の水素ガス温度をさらに含む。選択肢として、前記初期パラメータは前記車載水素貯蔵器の材料、肉厚及び寸法情報をさらに含む。

選択肢として、水素供給の前記充填速度及び目標圧力を計算する前記ステップは、
ルックアップテーブル法、式計算法及び圧差計算法のうちのいずれか１つを用いて、前記充填速度及び目標圧力を計算することを含み、
前記ルックアップテーブル法は、前記初期パラメータによって対応する前記車載水素貯蔵器の物理モデルを作成することと、予め設定された水素供給戦略テーブルにおいて現在の前記車載水素貯蔵器の物理モデルに対応する最適水素供給戦略を照会することとを含み、前記水素供給戦略テーブルは各種の水素供給ステーションの水素供給履歴データに基づいて設定され、各種の前記車載水素貯蔵器の物理モデルと対応する最適水素供給戦略との間のマッピング関係を示し、前記最適水素供給戦略は前記充填速度及び前記目標圧力を決定することを含み、
前記式計算法は、前記初期パラメータ及び前記水素供給履歴データを分析して、前記初期パラメータに基づいて、前記充填速度及び前記目標圧力を含む最適水素供給制御パラメータを計算する制御パラメータ計算式をフィッティングすることと、現在の水素供給過程の前記初期パラメータについて、前記制御パラメータ計算式により対応する最適水素供給制御パラメータを算出することとを含み、
前記圧差計算法は、車載水素貯蔵器の容積及び環境温度等のパラメータに基づいて、所望の充填速度を決定することと、所望の充填速度を維持する圧差を算出することと、算出された圧差に基づいて水素ガスを充填することとを含む。

本発明の実施例は水素供給制御装置をさらに提供し、前記水素供給制御装置は、車載水素貯蔵器の体積、初期水素ガス圧力及び初期環境温度を含む前記車載水素貯蔵器の初期パラメータを取得するための初期パラメータ取得モジュールと、
前記初期パラメータに基づいて、水素供給過程における水素ガス温度を予め設定された安全な範囲内にする水素供給の充填速度及び目標圧力を計算するための目標パラメータ計算モジュールと、
算出された前記充填速度で前記車載水素貯蔵器に水素を算出された目標圧力となるまで供給するように水素供給ステーションを制御する制御モジュールとを含む。

選択肢として、前記初期パラメータ取得モジュールは、前記車載水素貯蔵器のラベルを走査して前記ラベルに記憶された前記車載水素貯蔵器の体積情報を読み取るための走査サブモジュール、又は
圧力センサ及び温度センサによってそれぞれ検出された前記初期水素ガス圧力及び前記初期環境温度を取得するための取得サブモジュールを含む。

選択肢として、前記計算モジュールは、ルックアップテーブルサブモジュール、式計算サブモジュール、及び圧差計算サブモジュールのうちのいずれか１つを含み、
前記ルックアップテーブルサブモジュールは、前記初期パラメータによって対応する前記車載水素貯蔵器の物理モデルを作成し、予め設定された水素供給戦略テーブルにおいて現在の前記車載水素貯蔵器の物理モデルに対応する最適水素供給戦略を照会し、前記水素供給戦略テーブルは各種の水素供給ステーションの水素供給履歴データに基づいて設定され、各種の前記車載水素貯蔵器の物理モデルと対応する最適水素供給戦略との間のマッピング関係を示し、前記最適水素供給戦略は前記充填速度及び前記目標圧力を決定することを含むように構成され、
前記式計算サブモジュールは、前記初期パラメータ及び前記水素供給履歴データを分析して、前記初期パラメータに基づいて、前記充填速度及び前記目標圧力を含む最適水素供給制御パラメータを計算する制御パラメータ計算式をフィッティングし、現在の水素供給過程の前記初期パラメータについて、前記制御パラメータ計算式により対応する最適水素供給制御パラメータを算出するように構成され、
前記圧差計算サブモジュールは、前記車載水素貯蔵器の容積及び環境温度等のパラメータに基づいて、所望の充填速度を決定し、所望の充填速度を維持する圧差を算出し、算出された圧差に基づいて水素ガスを充填するように構成される。

選択肢として、前記水素供給制御装置は、前記水素供給履歴データ、前記水素供給戦略テーブル及び前記制御パラメータ計算式を記憶するためのデータベースモジュールをさらに含む。

本発明の実施例は、上記水素供給制御方法を機械に実行させるための命令が記憶されている機械読み取り可能な記憶媒体をさらに提供する。

本発明の実施例は、実行されると上記水素供給制御方法を実行するためのプログラムを実行するプロセッサをさらに提供する。

本発明の実施例は、１つ又は複数のプロセッサと、
１つ又は複数のプログラムを記憶するためのメモリとを含み、
前記１つ又は複数のプログラムは、前記１つ又は複数のプロセッサにより実行されると、上記の水素供給制御方法を前記１つ又は複数のプロセッサに実現させるコンピュータ機器をさらに提供する。

上記技術案によれば、本発明の実施例では、水素供給ステーションと車両とのリアルタイム通信を必要とせず、水素供給ステーションにより測定された車載水素貯蔵器の初期パラメータに基づいて、充填速度及び目標圧力を得ることにより充填過程を制御し、手順がシンプルであり、実現されやすく、水素供給過程の信頼性が確保される。

本発明の実施例の他の特徴及び利点は、後文の具体的な実施例の部分において詳細に説明される。

図面は、本発明の実施例をさらに理解するために提供され、明細書の一部を構成し、以下の具体的な実施例とともに本発明の実施例を解釈するが、本発明の実施例を制限するものではない。
本発明の実施例１の水素供給制御方法の模式的フローチャートである。本発明の実施例のルックアップテーブル法の模式的フローチャートである。本発明の実施例の式計算法の模式的フローチャートである。本発明の実施例の圧差計算法の模式的フローチャートである。本発明の実施例の水素供給制御装置の構造模式図である。本発明の実施例のルックアップテーブル法を用いた水素ガス充填例の効果図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例の具体的な実施例を詳細に説明する。なお、ここで説明する具体的な実施例は、本発明の実施例を説明して解釈するために過ぎず、本発明の実施例を制限するものではない。

実施例１
図１は、本発明の実施例１の水素供給制御方法の模式的フローチャートである。図１に示すように、前記水素供給制御方法は、ステップＳ１００〜ステップＳ３００を含むことができる。

ステップＳ１００、車載水素貯蔵器の初期パラメータを取得する。

本実施例では、前記初期パラメータは、前記車載水素貯蔵器の体積、初期水素ガス圧力及び初期環境温度を含み、以下、この３つのパラメータを詳細に説明する。

車載水素貯蔵器の体積については、現在、さまざまな体積の水素貯蔵ボンベ、たとえば、１００Ｌ、及び２００Ｌのものが市販されている。しかし、従来の水素供給過程では、通常、水素貯蔵ボンベの体積が考慮されず、水素ガスの温度が過度に上昇しないように、１００Ｌの水素貯蔵ボンベであっても、２００Ｌの水素貯蔵ボンベであっても、たとえば、水素供給が１０分間に設定される。実際には、５０Ｌの水素貯蔵ボンベの場合は、２分間だけで水素ガスが満たされ、且つ温度上昇が正常範囲である可能性がある。したがって、本発明の実施例では、従来の水素供給過程と異なり、車載水素供給器の体積が水素供給過程に影響する重要なパラメータとされ、その応用については以下詳述するので、ここで詳しく説明しない。

好ましい実施例では、前記車載水素貯蔵器のラベルを走査して前記ラベルに記憶された前記車載水素貯蔵器の体積情報を読み取ることができる。ここで、前記ラベルは、たとえばＱＲコード（登録商標）であり、車両車載水素貯蔵器の機器情報、たとえば、型番、体積、材料、寸法などを記憶し得る。別の実施例では、たとえば、車載水素貯蔵器の製品の取扱書を読んだり車載水素貯蔵器の目盛り表示を目視したりするように、車載水素貯蔵器の体積を手動で取得してもよい。

前記初期水素ガス圧力とは、水素供給開始前に、前記車載水素貯蔵器に存在し得る水素ガスによる圧力を指し、たとえば、水素供給開始前に、前記車載水素貯蔵器には２Ｍｐａの水素ガスが残されている。初期水素ガス圧力は温度上昇に影響を与え、たとえば、平均水素ガス流量が等しい場合、初期水素ガス圧力が１Ｍｐａ上昇するたびに、車載水素貯蔵器の水素ガス温度（車載水素貯蔵器の内側壁温度として反映）は約１．５Ｋ低下する。したがって、本発明の実施例では、車載水素供給器の初期水素ガス圧力も水素供給過程に影響する重要なパラメータとされ、その応用については以下詳述するので、ここで詳しく説明しない。

好ましい実施例では、圧力センサにより車載水素貯蔵器の初期水素ガス圧力を検出し、次に、前記圧力センサにより検出された前記初期水素ガス圧力の値を取得することができる。

前記初期環境温度とは、水素供給開始前の、前記車載水素貯蔵器の周辺の環境温度である。環境温度は、車載水素貯蔵器内の水素ガスの温度に直接影響し、たとえば、初期環境温度が１Ｋ上昇するたびに、車載水素貯蔵器の水素ガス温度は約１Ｋ上昇する。したがって、本発明の実施例では、車載水素供給器の初期環境温度も水素供給過程に影響する重要なパラメータとされ、その応用については以下詳述するので、ここで詳しく説明しない。

好ましい実施例では、温度センサ（たとえば、温度計）により車載水素貯蔵器の初期環境温度を検出し、次に、前記温度センサにより検出された前記初期水素ガス圧力の値を取得することができる。

ステップＳ２００、前記初期パラメータに基づいて、水素供給の充填速度及び目標圧力を計算する。

ここで、算出された充填速度及び目標圧力（目標充填圧力とも呼ばれる）は、水素供給過程における水素ガス温度を予め設定された安全な範囲内にする。ここでは、水素供給過程における水素ガス温度を予め設定された安全な範囲内にすることは、水素供給過程における車載水素貯蔵器側の温度上昇を制御し、温度の過度の上昇により引き起こされる水素ガスの爆発を防止することに相当する。本発明の実施例では、国際規格の要件によると、水素供給過程において車載水素貯蔵器内の水素ガス温度が８５℃以下に制御される。

充填速度は水素ガスの高速充填を可能とする重要な要素であり、目標圧力は温度上昇速度を決定する重要な要素であり、両方を組み合わせることにより水素供給戦略を決定することによって、水素ガス温度を予め設定された安全な範囲内にするとともに、水素ガスの高速充填を可能とする。このように、本発明の実施例では、水素供給過程への上記初期パラメータの影響が考慮され、初期パラメータに基づいて前記充填速度及び前記目標圧力を計算することにより、水素供給過程の温度上昇及び速度が制御される。

本発明の実施例では、前記初期パラメータに基づいて前記充填速度及び前記目標圧力を計算するルックアップテーブル法を提供する。図２は、本発明の実施例のルックアップテーブル法の模式的フローチャートである。図２に示すように、該ルックアップテーブル法は、ステップＳ２１１とステップＳ２１２を含むことができる。

ステップＳ２１１、前記初期パラメータによって対応する車載水素貯蔵器の物理モデルを作成する。

ここで、物理モデルとは、物理パラメータにより作成された、車載水素貯蔵器のパラメータ特性を反映するモデルである。前記のように、前記初期パラメータが前記車載水素貯蔵器の体積、初期水素ガス圧力及び初期環境温度を含む場合、対応する物理モデルは、この３つのパラメータによって車載水素貯蔵器のパラメータ特性を反映する。

本発明の実施例では、車載水素貯蔵器の体積、初期水素ガス圧力及び初期環境温度を選択するのは、本発明の実施例の方案によれば、この３つのパラメータによってほとんどの型番の車載水素貯蔵器の所望の充填速度及び目標圧力を決定できるためであり、たとえば、一般的な３５Ｍｐａの水素貯蔵ボンベが挙げられる。しかし、水素貯蔵圧力の大きい水素貯蔵ボンベ、たとえば、７０Ｍｐａ以上の水素貯蔵ボンベの場合は、その充填速度及び目標圧力を決定する際に、水素ガス温度も考慮に入れるべきである。したがって、別の実施例では、前記初期パラメータは、車載水素貯蔵器の体積、初期水素ガス圧力、初期環境温度、及び初期水素ガス温度の４つを含んでもよい。さらに、充填精度に対する要求が非常に高い場合、水素注入戦略の決定には、車載水素貯蔵器の材料、肉厚及び寸法情報など（多くの場合には、これらの因素は無視可能）を考慮する必要があり、これらのうち、前記材料は主に熱伝達係数が車載水素貯蔵器の温度上昇に影響し、肉厚は主に圧縮強度が車載水素貯蔵の圧力に影響し、寸法情報（たとえば、直径、長さなど）は車載水素貯蔵器の形状を決定し、車載水素貯蔵器の形状がその温度分布に影響を与える。したがって、別の実施例では、車載水素貯蔵器の体積、初期水素ガス圧力、初期環境温度、及び初期水素ガス温度の４つに加えて、前記初期パラメータは、車載水素貯蔵器の材料、肉厚及び寸法情報を含んでもよい。

初期パラメータが異なると、作成される物理モデルも異なり、当業者であれば、現場の実際な状況に応じて物理モデルを決定することができる。

ステップＳ２１２、予め設定された水素供給戦略テーブルにおいて現在の車載水素貯蔵器の物理モデルに対応する最適水素供給戦略を照会する。

前記水素供給戦略テーブルは各種の水素供給ステーションの水素供給履歴データに基づいて設定され、各種の車載水素貯蔵器の物理モデルと対応する最適水素供給戦略との間のマッピング関係を示し、前記最適水素供給戦略は前記充填速度及び前記目標圧力を決定することを含む。

一例として、１つの水素供給ステーションに対しては、各種の車載水素貯蔵器に水素を供給する場合の水素供給データが実験を通じて取得され得、これらの水素供給データには、異なる又は同一の初期パラメータを用いて、異なる又は同一のタイプの水素貯蔵ボンベに水素を供給する場合の複数群の水素供給速度及び目標圧力が含まれており、このように、最適な１群の水素供給速度及び目標圧力を用いて、対応する最適水素供給戦略を作成し、次に、水素供給戦略テーブルを設定することにより各種の車載水素貯蔵器の物理モデルと対応する最適水素供給戦略との間のマッピング関係を反映し、たとえば、表１に示す水素供給戦略テーブルでは、１０〜１５ｋｇの車載水素貯蔵器の場合は、環境温度及び初期圧力が既知であれば、最適な目標圧力及び充填速度を照会して、水素ガスを充填することができる。このように、水素供給ステーション側では、得られた初期パラメータ（物理モデル）に基づいて所望の充填速度及び目標圧力をマッチングさせることができる。

なお、表１に示すパラメータは非連続的なものであり、たとえば、環境温度については、−３０℃及び−１０℃に対応する水素供給戦略だけが示されており、−３０℃〜−１０℃の間のほかのパラメータに対応して選択すべき戦略パラメータが示されていない。これについては、本発明の実施例では、表に示されていない車載水素貯蔵器の物理モデルのほかのパラメータ（たとえば、−２０℃）に対しては、対応する充填速度及び目標圧力が補間法により計算され得る。

ステップＳ３００、算出された充填速度で前記車載水素貯蔵器に水素を算出された目標圧力となるまで供給するように水素供給ステーションを制御する。

スロットル弁や減圧弁などにより充填速度を低下させて目標圧力まで直接充填するという中国国内の現在の方案に比べて、充填速度についてスマート制御が行われることによって、特に速度を低下させることなく水素ガスを目標圧力まで充填することができ、水素供給効率が確保される。前記のように、本発明の実施例では、水素供給ステーションと車両とのリアルタイム通信を必要とせずに、水素供給ステーションにより測定された車載水素貯蔵器の初期パラメータに基づいて、充填速度及び目標圧力を得ることにより充填過程を制御し、手順がシンプルであり、実現されやすく、水素供給過程の信頼性が確保される。さらに、本発明の実施例では、ルックアップテーブル法によって充填速度及び目標圧力を計算するため、簡単に実施でき、決定された充填速度及び目標圧力が歴史的経験における最適水素供給戦略に合致し、制御精度が非常に高い。

実施例２
本発明の実施例２では、上記実施例１に比べて、ステップＳ２００において前記初期パラメータに基づいて前記充填速度及び前記目標圧力を計算するスキームが主な相違点である。本発明の実施例は、前記初期パラメータに基づいて前記充填速度及び前記目標圧力を計算する式計算法を提供する。図３は、本発明の実施例の式計算法の模式的フローチャートである。図３に示すように、該式計算法は、ステップＳ２２１とステップＳ２２２を含むことができる。

ステップＳ２２１、前記初期パラメータ及び前記水素供給履歴データを分析して、前記初期パラメータに基づいて最適水素供給制御パラメータを計算する制御パラメータ計算式をフィッティングする。

ここで、前記最適水素供給制御パラメータは、前記充填速度及び前記目標圧力を含む。

一例として、前記水素供給履歴データはまだ実験を通じて取得することができ、得られた水素供給履歴データの各群の初期パラメータと対応する充填速度及び目標圧力とをデータ処理し、たとえば、各群の初期パラメータと対応する充填速度及び目標圧力とをＭａｔｌａｂソフトウェアの変数として、Ｍａｔｌａｂソフトウェアを用いて絵図して分析することにより、各変数同士の関係を取得し、次に、Ｍａｔｌａｂソフトウェアのｒｅｇｌｍ、ｓｔｅｐｗｉｓｅ、ｎｌｉｎｆｉｔ、ｒｅｇｒｅｓｓなどの式のフィッティング函数を用いて、所望の制御パラメータ計算式をフィッティングする。ここで、Ｍａｔｌａｂソフトウェアは例示的なものであり、式フィッティング機能を備えるほかのソフトウェアも使用可能である。

ステップＳ２２２、現在の水素供給過程の前記初期パラメータについて、前記制御パラメータ計算式により対応する最適水素供給制御パラメータを算出する。

ここで、たとえば、式は以下のとおりである。

充填速度Ｐｒｒ＝ｆ（Ｐ，Ｔ，Ｖ，ＴＨ２）
目標圧力Ｐｔａｒｇｅｔ＝ｆ（Ｐ０，Ｐ，Ｖ，Ｔ，δｍ、）
式中、Ｐは、水素供給装置の離脱バルブ付近で測定されたガス圧力であり、Ｐ０は水素供給装置が測定した車載水素貯蔵器の初期圧力であり、Ｖは車載水素貯蔵器の体積であり、Ｔは環境温度であり、ＴＨ２は充填された水素ガスの温度であり、δｍは単位時間間隔で水素供給装置の質量流量計により測定された水素ガスの質量である。

この式により、最適な充填速度及び目標圧力が算出され得る。

以上から明らかなように、実施例１では、ルックアップテーブル法により決定された充填速度及び前記目標圧力が固定されているものであり、制御精度が高い反面、柔軟性が不十分であり、そしてルックアップ過程に必要なデータが多いことにより、制御速度が損なわれる。このようなことについては、本発明の実施例では、式計算法により充填速度及び目標圧力を計算するようにし、制御精度がルックアップテーブル法よりも低いものの、計算速度が高く、全体の制御速度の向上に有利であり、且つ式計算の結果に基づいて充填速度を調整することができ、これにより、車載水素貯蔵器の状態に対する動的制御が実現される。

実施例３
本実施例３では、上記２つの実施例に比べて、ステップＳ２００において前記初期パラメータに基づいて前記充填速度及び前記目標圧力を計算する方案が主な相違点である。本発明の実施例は、前記初期パラメータに基づいて前記充填速度及び前記目標圧力を計算する圧差計算法を提供する。図４は本発明の実施例の圧差計算法の模式的フローチャートである。図４に示すように、該圧差計算法は、ステップＳ２３１〜ステップＳ２３３を含むことができる。

ステップＳ２３１、車載水素貯蔵器の容積及び環境温度等のパラメータに基づいて、所望の充填速度を決定する。

ここで、水素供給装置側では、取得した車載水素貯蔵器の容積及び環境温度などのパラメータの値を測定することができる。

ステップＳ２３２、所望の充填速度を維持する圧差を算出する。

ここで、水素供給装置は、所望の充填速度に基づいて、充填過程が順調に実施できるように、該充填速度を維持する圧差を算出することができる。

ステップＳ２３３、算出された圧差に基づいて水素ガスを充填する。

ここで、該圧差は、水素供給ステーションの圧力調整弁の先端にある水素ガス貯蔵源の圧力と水素供給装置の出口での圧力センサの圧力との差であり、質量流量計の目盛りが目標圧差に達すると、水素供給装置は充填を停止する。

前記の２つの実施例に比べて、本発明の実施例では、圧差計算法により充填速度及び目標圧力を計算し、計算速度がより高くなり、そして車載水素貯蔵器状態に対する動的制御が実現できるものの、精度がわずかに劣る。

実施例４
前記３つの実施例と同じ発明構想に基づいて、本発明の実施例４は水素供給制御装置を提供する。図５は、本発明の実施例の水素供給制御装置の構造模式図である。図５に示すように、前記水素供給制御装置は、前記車載水素貯蔵器の体積、初期水素ガス圧力及び初期環境温度を含む車載水素貯蔵器の初期パラメータを取得するための初期パラメータ取得モジュール１００と、前記初期パラメータに基づいて、水素供給過程における水素ガス温度を予め設定された安全な範囲内にする水素供給の充填速度及び目標圧力を計算するための目標パラメータ計算モジュール２００と、算出された充填速度で前記車載水素貯蔵器に水素を算出された目標圧力となるまで供給するように水素供給ステーションを制御するための制御モジュール３００とを含むことができる。

好ましい実施例では、前記初期パラメータ取得モジュール１００は、前記車載水素貯蔵器のラベルを走査して前記ラベルに記憶された前記車載水素貯蔵器の体積情報を読み取るための走査サブモジュール１１０、又は、圧力センサ及び温度センサによってそれぞれ検出された前記初期水素ガス圧力及び前記初期環境温度を取得するための取得サブモジュール１２０を含むことができる。

一例として、車載水素貯蔵器にＱＲコード（登録商標）の形態の前記ラベルが貼り付けられている場合、前記走査サブモジュール１１０は、たとえば、電話やコンピュータに適用されるコード走査機能モジュールであってもよく、前記取得サブモジュール１２０は、一般的な入力機能モジュール又は受信機能モジュールであってもよく、ここで、入力機能モジュールは、センサにより検出された前記初期水素ガス圧力及び前記初期環境温度を水素供給ステーション側のコントローラに手動で入力することができ、受信機能モジュールは、たとえば、センサにより検出された前記初期水素ガス圧力及び前記初期環境温度をブルートゥース（登録商標）などの方式でセンサから受信することができる。

好ましい実施例では、前記初期パラメータは、前記車載水素貯蔵器の水素ガス温度をさらに含むことができる。より好ましい実施例では、前記初期パラメータは、前記車載水素貯蔵器の材料、肉厚及び寸法情報をさらに含むことができる。これらのうち、前記水素ガス温度は、温度センサを配置することにより取得することができ、前記車載水素貯蔵器の材料、肉厚及び寸法情報などは、車載水素貯蔵器の機器情報として、上記の車載水素貯蔵器の体積とともに上記ラベルに記憶することができる。

好ましい実施例では、前記計算モジュール２００は、ルックアップテーブルサブモジュール２１０、式計算サブモジュール２２０、及び圧差計算サブモジュール２３０のうちのいずれか１つを含むことができる。

前記ルックアップテーブルサブモジュール２１０は、前記初期パラメータによって対応する車載水素貯蔵器の物理モデルを作成し、予め設定された水素供給戦略テーブルにおいて現在の車載水素貯蔵器の物理モデルに対応する最適水素供給戦略を照会し、前記水素供給戦略テーブルは各種の水素供給ステーションの水素供給履歴データに基づいて設定され、各種の車載水素貯蔵器の物理モデルと対応する最適水素供給戦略との間のマッピング関係を示し、前記最適水素供給戦略は前記充填速度及び前記目標圧力を決定することを含むように構成され、
前記式計算サブモジュール２２０は、前記初期パラメータ及び前記水素供給履歴データを分析して、前記初期パラメータに基づいて、前記充填速度及び前記目標圧力を含む最適水素供給制御パラメータを計算する制御パラメータ計算式をフィッティングし、現在の水素供給過程の前記初期パラメータについて、前記制御パラメータ計算式により対応する最適水素供給制御パラメータを算出するように構成され、
前記圧差計算サブモジュール２３０は、車載水素貯蔵器の容積及び環境温度等のパラメータに基づいて、所望の充填速度を決定し、所望の充填速度を維持する圧差を算出し、算出された圧差に基づいて水素ガスを充填するように構成される。

ルックアップテーブルサブモジュール２１０及び式計算サブモジュール２２０に対応して、前記水素供給制御装置は、水素供給履歴データ、前記水素供給戦略テーブル及び前記制御パラメータ計算式を記憶するためのデータベースモジュール３００‘をさらに含んでもよい。

該実施例４の他の実施の詳細及び効果は、前述の実施例１〜実施例３を参照することができるので、ここでは詳しく説明しない。

実施例５
本発明の実施例は、上記実施例１〜実施例３のいずれか１つの水素供給制御方法を機械に実行させるための命令が記憶されている機械読み取り可能な記憶媒体を提供する。

前記機械は、たとえばコントローラであり、前記コントローラは、水素供給ステーション側に設置され、ＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、プログラマブルロジックコントローラ）であってもよく、別の実施例では、コントローラは、シングルチップマイクロコンピュータ、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ、デジタル信号プロセッサ）、ＳＯＣ（ＳｙｓｔｅｍｏｎａＣｈｉｐ、システムオンチップ）などのプログラムコントローラを用いてもよい。

さらに、本発明の実施例は、実行されると上記実施例１〜実施例３に記載の水素供給制御方法を実行するためのプログラムを実行するコンピュータ機器をさらに提供する。

さらに、本発明の実施例は、コンピュータ機器をさらに提供し、該コンピュータ機器は、１つ又は複数のプロセッサと、前記１つ又は複数のプロセッサにより実行されると、上記実施例１〜実施例３に記載の水素供給制御方法を前記１つ又は複数のプロセッサに実現させる１つ又は複数のプログラムを記憶するメモリとを含む。プロセッサは、たとえば、ＣＰＵであり、メモリは、コンピュータ読み取り可能な媒体としての非永久性メモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又は非易失性内存などの形態、たとえば読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）又はフラッシュメモリ（ｆｌａｓｈＲＡＭ）を含むことができる。メモリは、コンピュータ読み取り可能な媒体の一例である。

該実施例５の他の実施の詳細及び効果は、前述任意の実施例を参照することができ、ここでは詳しく説明しない。

応用例
図６は、本発明の実施例のルックアップテーブル法を用いた水素ガス充填例の効果図である。Ｓ１は、ルックアップテーブル法によって得られた充填過程中の温度及び圧力と時間との間の対応関係であり、Ｓ２は実測温度曲線であり、Ｓ３は実測圧力曲線である。図６から分かるように、実測温度（Ｓ２曲線）は、ルックアップテーブル法（Ｓ１曲線）による目標温度との差が３Ｋであり、この３Ｋの温差は正常な誤差範囲内であり、且つ、水素供給過程において、実測温度は通常、ルックアップテーブル法による温度よりも低く、つまり、実測温度は高すぎないように制御され、このようにして、水素供給の安全性を確保することに有利である。また、Ｓ１とＳ３の比較からわかるように、同じ圧力値（たとえば、３０Ｍｐａ）まで充填するのに、ルックアップテーブル法にかかる時間がより短くなり、これにより、水素供給効率の向上に寄与する。

さらに、図６の曲線のような比較を用いた結果、上記実施例に係る式計算法及び圧差法も、良好な充填効果を得ることができる。

以上、図面を参照しながら本発明の実施例の任意の実施例を詳細に説明したが、本発明の実施例は、上記実施例における詳細に制限されず、本発明の実施例の技術的構想の範囲内で、本発明の実施例の技術案に対してさまざまな簡単な変形を加えることができ、これらの簡単な変形はすべて本発明の実施例の特許範囲に属する。

また、なお、上記の具体的な実施例に記載の各具体的な技術特徴については、矛盾しない限り、任意の適切な方式で組み合わせることができる。不要な重複を回避するために、本発明の実施例の各種の可能な組み合わせ方式について別に説明しない。

当業者が理解できるように、上記実施例の方法のステップの一部又は全部は、プログラムにより関連するハードウェアを命令して実行させることができ、このプログラムは、記憶媒体に記憶されており、本出願の各実施例の前記方法のステップの一部又は全部をシングルチップマイクロコンピュータ、チップ又はプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）に実行させる複数の命令を含む。前述の記憶媒体は、ＵＳＢメモリ、モバイルハードディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ、Ｒｅａｄ−ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ、ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、磁気ディスクや光ディスクなど、プログラムコードを記憶可能な各種の媒体を含む。

さらに、本発明の実施例の異なる実施例は、任意に組み合わせることもでき、本発明の実施例の趣旨を逸脱しない限り、このような組み合わせは、本発明の実施例で開示された内容とみなすべきである。

１００初期パラメータ取得モジュール
２００目標パラメータ計算モジュール
３００制御モジュール
１１０走査サブモジュール
１２０取得サブモジュール
２１０ルックアップテーブルサブモジュール
２２０式計算サブモジュール
２３０圧差計算サブモジュール。

Claims

車載水素貯蔵器の体積、初期水素ガス圧力及び初期環境温度を含む前記車載水素貯蔵器の初期パラメータを取得するステップと、
前記初期パラメータに基づいて、水素供給過程における水素ガス温度を予め設定された安全な範囲内にする水素供給の充填速度及び目標圧力を計算するステップと、
算出された前記充填速度で前記車載水素貯蔵器に水素を算出された目標圧力となるまで供給するように水素供給ステーションを制御するステップとを含む、ことを特徴とする水素供給制御方法。
前記車載水素貯蔵器の水素供給初期パラメータを取得する前記ステップは、
前記車載水素貯蔵器のラベルを走査して前記ラベルに記憶された前記車載水素貯蔵器の体積情報を読み取ること、及び／又は
圧力センサ及び温度センサによってそれぞれ検出された前記初期水素ガス圧力及び前記初期環境温度を取得することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の水素供給制御方法。
前記初期パラメータは前記車載水素貯蔵器の水素ガス温度をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の水素供給制御方法。
前記初期パラメータは前記車載水素貯蔵器の材料、肉厚及び寸法情報をさらに含む、ことを特徴とする請求項３に記載の水素供給制御方法。
水素供給の前記充填速度及び目標圧力を計算する前記ステップは、
ルックアップテーブル法、式計算法及び圧差計算法のうちのいずれか１つを用いて、前記充填速度及び目標圧力を計算することを含み、
前記ルックアップテーブル法は、前記初期パラメータによって対応する前記車載水素貯蔵器の物理モデルを作成することと、予め設定された水素供給戦略テーブルにおいて現在の前記車載水素貯蔵器の物理モデルに対応する最適水素供給戦略を照会することとを含み、前記水素供給戦略テーブルは各種の水素供給ステーションの水素供給履歴データに基づいて設定され、各種の前記車載水素貯蔵器の物理モデルと対応する最適水素供給戦略との間のマッピング関係を示し、前記最適水素供給戦略は前記充填速度及び前記目標圧力を決定することを含み、
前記式計算法は、前記初期パラメータ及び前記水素供給履歴データを分析して、前記初期パラメータに基づいて、前記充填速度及び前記目標圧力を含む最適水素供給制御パラメータを計算する制御パラメータ計算式をフィッティングすることと、現在の水素供給過程の前記初期パラメータについて、前記制御パラメータ計算式により対応する最適水素供給制御パラメータを算出することとを含み、
前記圧差計算法は、前記車載水素貯蔵器の容積及び環境温度等のパラメータに基づいて、所望の充填速度を決定することと、所望の充填速度を維持する圧差を算出することと、算出された圧差に基づいて水素ガスを充填することとを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の水素供給制御方法。
車載水素貯蔵器の体積、初期水素ガス圧力及び初期環境温度を含む前記車載水素貯蔵器の初期パラメータを取得するための初期パラメータ取得モジュールと、
前記初期パラメータに基づいて、水素供給過程における水素ガス温度を予め設定された安全な範囲内にする水素供給の充填速度及び目標圧力を計算するための目標パラメータ計算モジュールと、
算出された前記充填速度で前記車載水素貯蔵器に水素を算出された目標圧力となるまで供給するように水素供給ステーションを制御する制御モジュールとを含む、ことを特徴とする水素供給制御装置。
前記初期パラメータ取得モジュールは、
前記車載水素貯蔵器のラベルを走査して前記ラベルに記憶された前記車載水素貯蔵器の体積情報を読み取るための走査サブモジュール、又は
圧力センサ及び温度センサによってそれぞれ検出された前記初期水素ガス圧力及び前記初期環境温度を取得するための取得サブモジュールを含む、ことを特徴とする請求項６に記載の水素供給制御装置。
前記初期パラメータは前記車載水素貯蔵器の水素ガス温度をさらに含む、ことを特徴とする請求項６に記載の水素供給制御装置。
前記初期パラメータは前記車載水素貯蔵器の材料、肉厚及び寸法情報をさらに含む、ことを特徴とする請求項８に記載の水素供給制御装置。
前記計算モジュールは、ルックアップテーブルサブモジュール、式計算サブモジュール、及び圧差計算サブモジュールのうちのいずれか１つを含み、
前記ルックアップテーブルサブモジュールは、前記初期パラメータによって対応する前記車載水素貯蔵器の物理モデルを作成し、予め設定された水素供給戦略テーブルにおいて現在の前記車載水素貯蔵器の物理モデルに対応する最適水素供給戦略を照会し、前記水素供給戦略テーブルは各種の水素供給ステーションの水素供給履歴データに基づいて設定され、各種の前記車載水素貯蔵器の物理モデルと対応する最適水素供給戦略との間のマッピング関係を示し、前記最適水素供給戦略は前記充填速度及び前記目標圧力を決定することを含むように構成され、
前記式計算サブモジュールは、前記初期パラメータ及び前記水素供給履歴データを分析して、前記初期パラメータに基づいて、前記充填速度及び前記目標圧力を含む最適水素供給制御パラメータを計算する制御パラメータ計算式をフィッティングし、現在の水素供給過程の前記初期パラメータについて、前記制御パラメータ計算式により対応する最適水素供給制御パラメータを算出するように構成され、
前記圧差計算サブモジュールは、前記車載水素貯蔵器の容積及び環境温度等のパラメータに基づいて、所望の充填速度を決定し、所望の充填速度を維持する圧差を算出し、算出された圧差に基づいて水素ガスを充填するように構成される、ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の水素供給制御装置。
前記水素供給履歴データ、前記水素供給戦略テーブル及び前記制御パラメータ計算式を記憶するためのデータベースモジュールをさらに含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の水素供給制御装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素供給制御方法を機械に実行させる命令が記憶されている機械読み取り可能な記憶媒体。
実行されると請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素供給制御方法を実行するプログラムを実行することを特徴とするプロセッサ。
１つ又は複数のプロセッサと、
１つ又は複数のプログラムを記憶するためのメモリとを含み、
前記１つ又は複数のプログラムは、前記１つ又は複数のプロセッサにより実行されると、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素供給制御方法を前記１つ又は複数のプロセッサに実現させる、ことを特徴とするコンピュータ機器。